Question

8．如圖是某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，使用的實(shí)驗(yàn)器材有：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個(gè)，規(guī)格為“20Ω1A”的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（1）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表1所示，根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比．

表1					表2
實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3		實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.2	0.3	0.4		電流I/A	0.6	0.3	0.28

（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電阻值如表2所示．
①由于操怍不當(dāng)（讀取電流表示數(shù)是正確的），導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤．產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片就讀數(shù)了（沒有使電阻兩端的電壓不變）．
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行下去，為完成第4次實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們提出下列解決方案，其中正確的是C．
A．將電壓表的量程換為0-15V
B．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動(dòng)變阻器
D．換成電壓為12V的電源．

Answer 1

分析 （1）研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻大小不變，由表中數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要保持電壓一定，由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律求出電壓表示數(shù)分析原因；
②根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律分析解答．

解答 解：（1）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻大小不變，由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾倍，即電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，保持電阻兩端的電壓一定；
表2中第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電阻兩端的電壓：
U₁=I₁R₁=0.6A×5Ω=3V；
第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電阻兩端的電壓：
U₂=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V；
第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電阻兩端的電壓：
U₃=I₃R₃=0.28×15Ω=4.2V；
所以，第3次實(shí)驗(yàn)的電流值存在錯(cuò)誤，產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片就讀數(shù)了（沒有使電阻兩端的電壓不變）；
由前面分析可知，第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電阻兩端的電壓也應(yīng)該為3V，故此時(shí)的電流：
I₃=$\frac{{U}_{3}′}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，
當(dāng)R₄=30Ω時(shí)，由于要保持電阻兩端電壓為U_R=3V不變，
則滑動(dòng)變阻器兩端分得的電壓為：
U_滑=U-U_R=6V-3V=3V，
此時(shí)電路中的電流：
I_滑=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
則滑動(dòng)變阻器需要接入電路的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
所以，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動(dòng)變阻器，故選C．
故答案為：（1）電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比；
（2）①3；沒有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片就讀數(shù)了（沒有使電阻兩端的電壓不變）；②C．

點(diǎn)評(píng) 本題探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”，考查數(shù)據(jù)分析能力、控制變量法的運(yùn)用、操作過程和對(duì)器材的要求等知識(shí)．